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C语言基础要素(016)：入口条件循环：while与for

news 来源：原创 2025/5/1 11:18:56

程序按照我们书写的顺序依次执行语句，称为顺序结构。根据条件，在多个语句序列间选择执行一种情况，属于分支结构。还有一类在满足某个条件之前反复执行语句的结构，称为循环（迭代）语句。假定现在要完成“重要的事情说三遍”这一壮举，我们可以这么做。

printf( "重要的事情说三遍！" );
printf( "重要的事情说三遍！" );
printf( "重要的事情说三遍！" );

万一重要的事情要喋喋不休说个千百遍呢？显然，我们需要有更有效的方式去完成这件事，这正是循环语句的用武之地。

while 循环语句

while语句的语法如下:

while (表达式)
    语句

在while循环语句中，首先对表达式求值。如果值为真，则执行语句；语句执行完成后，会再次求表达式的值，这一过程会一直进行下去，直到表达式求值为假，随后执行语句后面的部分。这种先判断再决定执行与否的循环，归属于入口条件循环。

现在，重要的事情说几遍都是简单的事了。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;

    while (i < 3)
    {
        printf("重要的事情说三遍！\n");
        i++;
    }

    return 0;
}

在这里插入图片描述

这里i初值为0，while中的表达式是 i<3，也可以写为 i=1; i<=3。作为惯用法，迭代初始值通常从0开始，迭代范围采用的是上限不在其内原则，要让循环执行3次，迭代的范围是[0,3)，即0、1、2；而不是[1,3]，即1、2、3。另一方面，语句i++在完后一次迭代操作后让入口条件趋于束；否则程序会一直执行下去，形成死循环。

下面的例子展示了如何使用while循环，打印指定范围内的偶数。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int pos = 0;
    int end = 127;
    int count = 0;

    while (pos < end)
    {
        if (pos % 2 == 0)
        {
            count++;
            printf("%d\t", pos);

            if (count % 10 == 0)
                printf("\n");
        }

        pos++;
    }

    return 0;
}

在这里插入图片描述

可以看出，建立一个重复执行固定次数的循环时涉及到三个动作。

初始化：必须初始化一个计数器。
测试：计数器与某个有限的值进行比较。
更新：每执行完一次语句，计数器的值都要更新，向结束条件逼近。

for 循环语句

for是一种更易于使用的循环语句，语法如下：

for (表达式1; 表达式2; 表达式3)
    语句

表达式1进行初始化，它在for循环开始的时候仅执行一次；
表达式2是判断条件，在每次执行循环之前都要对它进行求值。当表达式为假时，循环就结了。
表达式3进行改变或更新，它在每次循环结束时进行计算。

#include <stdio.h>

int main()
{
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        printf("Hello!\n");
    return 0;
}

for语句将建立循环的三个动作初始化、测试、更新都放在了一起，它等价于下列的while语句：

表达式1
while (表达式2)
    语句
    表达式3

与while语句不同的是，在for语句头中定义的变量，其作域用仅在for语句中。

#include <stdio.h>

int main()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", i);   // 变量i的有效范围是整个for语句
    }

    printf("%d", i);        // Error：i在这里已经无效

    return 0;
}

在这里插入图片描述

for语句头的三个部分都是表达式，这很灵活，比如用逗号表达式完成整个初始化。

#include <stdio.h>

int main()
{
    for (int pos = 0, end = 200, count = 0; pos < end; pos++)
    {
        if (pos % 2 == 0)
        {
            count++;
            printf("%d\t", pos);

            if (count % 10 == 0)
                printf("\n");
        }
    }

    return 0;
}

甚至是输出一条信息…

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 'a';
    int i = 0;

    for (a > 'b', printf("hello, world!\n"); i < 10; i++)
        printf("%d ", i);

    return 0;
}

在这里插入图片描述

示例有些偏于炫技，我们更偏向于将同种类型的操作放在初始化部分（像上面那样初始化三个相关的变量）；而不是像这里，塞入一个关系比较、一个打印语句。for语句中所有表达式都可以省略，但表示语句的分号需要保留，我们逐步看看for退化为while的过程。首先省略掉第一个表达式，即初始化部分。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    for (; i < 10; i++)     // 省略掉第一个表达式，保留语法形式上的分号。
        printf("%d ", i);
    return 0;
}

接下来我们省略掉第三个表达式，这是计数器的更新部分。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    for (;i < 10;)        // 省略掉第3个表达式
    {
        printf("%d ", i);
        i++;               // 计数器更新部分挪到这里
    }

    return 0;
}